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Simplifique o teste de sinal misto no seu projeto

O cenário das ferramentas de teste e medição evoluiu significativamente desde a era dominada por dispositivos discretos. Antigamente, medidores eram apenas medidores, osciloscópios eram apenas osciloscópios, e analisadores lógicos eram apenas isso, cada um com suas capacidades e limitações únicas. A interconectividade muitas vezes se limitava a gatilhos para traçar em osciloscópios analógicos ou coletar dados em analisadores lógicos, tornando as configurações uma tarefa complexa que envolvia extensos cabos e alterações de interconexão para diferentes medições ou testes de verificação. No entanto, esse cenário mudou em grande parte.

Hoje em dia, embora ferramentas discretas como os osciloscópios digitais, geradores de sinal, multímetros digitais, emuladores e analisadores lógicos ainda estejam disponíveis, laboratórios de teste contemporâneos preferem ferramentas integradas que atendam a projetos e verificações de sinal misto. A integração dessas ferramentas com estações de trabalho e computadores facilita a transição mais suave das tarefas de teste e verificação entre departamentos, fabricantes e casas de teste/certificação.

O Debate: Sondar ou Não Sondar

Um dos principais avanços nos sistemas embarcados modernos é a capacidade de realizar autotestes e utilizar tecnologias de varredura de limite serial para verificar a integridade e continuidade do sinal. Embora seja principalmente utilizado no domínio digital, a maioria dos circuitos integrados de grande escala integra tecnologias de varredura de limite, como J-Tag, para carregamento e teste de código, e exercício de linhas de E/S.

Esses avanços reduziram o tamanho das placas de circuito impresso, já que a necessidade de múltiplos pontos de teste discretos foi em grande parte eliminada. Isso também economiza significativamente tempo de projeto, teste e depuração, já que a continuidade ou sondagem de curto-circuito pode ser executada usando uma rede serial para testes. Isso é especialmente benéfico dadas as configurações de pinos de passo fino dos processadores modernos, que tornam desafiador o uso confiável de testadores de continuidade para verificar a integridade da alta contagem de pinos.

As ferramentas modernas de teste e medição multifuncionais e de sinais mistos lidam de forma eficiente com testes no domínio digital, incluindo depuração e verificação de redes seriais para comunicações. Isso abrange comunicações de chip para chip, como I²C, UART e SPI, assim como comunicações de máquina para máquina, como Ethernet e fibra óptica.

A tecnologia sem fio exemplifica os desafios da verificação de sinais mistos, uma vez que engloba testes digitais, analógicos e de linhas de transmissão. Sondar esses circuitos pode alterar suas características, tornando a sondagem não intrusiva um assunto especializado que envolve detecção de RF sem fio e processamento de sinais. Apesar das capacidades das modernas ferramentas de layout de PCB, os resultados do mundo real muitas vezes se desviam, exigindo várias iterações de placas de circuito para atingir os níveis de desempenho desejados. Cada uma dessas aplicações de projeto tem requisitos específicos para verificações de design e funcionalidade, levantando a pergunta: por onde uma equipe de engenharia deve começar para identificar as melhores ferramentas para suas necessidades?

A escolha: Tudo em um ou Modular

Fabricantes de qualidade oferecem várias ferramentas de teste integradas que são excelentes pontos de partida. Se um único equipamento pode realizar a maioria dos testes necessários, isso simplifica a conectividade e a sincronização. O primeiro passo nesse processo é determinar o número de canais necessários, considerando os canais analógicos e digitais separadamente, pois geralmente não são intercambiáveis.

O tipo de display incorporado nas ferramentas também pode influenciar o tamanho e o preço. Osciloscópios de sinal misto autônomos, como a série Tektronix Mixed Domain MDO4000C, são osciloscópios robustos e versáteis que podem lidar com muitas aplicações complexas (Figura 1). O display integrado XGA permite que os usuários inspecionem visualmente formas de onda e medições, enquanto a conectividade Ethernet e USB integrada facilita a integração em uma bancada de teste flexível e expansível.

Figura 1: A combinação de um osciloscópio, analisador lógico, analisador de espectro, gerador de função arbitrária, analisador de protocolo, DVM e muito mais faz com que esta ferramenta única adquira dados analógicos e digitais simultaneamente com sincronização. (Fonte: Mouser Electronics)

No entanto, para aplicações mais exigentes que requerem maior funcionalidade do que uma unidade tudo-em-um pode oferecer, ferramentas de primeira linha, como o osciloscópio modular de 4 canais PicoScope 9404-16 CDR da Pico Systems, com uma resolução de 5 Tamostras/seg, podem ser necessárias (Figura 2). Este módulo utiliza um PC ou laptop para exibição dos dados, tornando-se um candidato ideal para fins de serviço de campo e calibração.

Figura 2: Como um osciloscópio digital modular, o PicoScope 9404-16 CDR tem uma incrível taxa de amostragem de 5 Tsample/seg. Ele usa um PC ou laptop para exibição de dados, tornando-o um candidato ideal para serviços de campo e fins de calibração. (Fonte: Mouser Electronics)

Considerações sobre o Uso em Campo

Com várias opções de design, decidir entre um display integrado em um equipamento de teste ou a conexão em rede com outros equipamentos e computadores pode ser desafiador. Essa escolha se torna especialmente crucial se o conjunto de testes precisar ser móvel.

O serviço de campo frequentemente tem requisitos rigorosos tanto para manutenção programada quanto para reparos. Projetos avançados podem exigir calibração, e restrições de custo podem impedir a inclusão de referências de calibração estáveis nos designs. Unidades tudo-em-um, como a unidade da Tektronix, fornecem uma solução abrangente, eliminando a necessidade de transportar e configurar várias ferramentas. No entanto, módulos especializados podem ser necessários para testes em campo.

Uma vantagem significativa das unidades tudo-em-um é que elas permitem que um engenheiro de teste, seja móvel ou em um laboratório, domine uma única ferramenta que atenda aos requisitos. Além disso, com todos tendo acesso a laptops e tablets, macros de configuração podem programar e configurar rapidamente e com precisão um equipamento flexível para vários testes, reduzindo erros humanos e economizando um tempo valioso.

Conclusão

Não há uma solução universal para teste e medição. Diferentes situações têm necessidades únicas. Por exemplo, os projetistas de CI podem exigir testes de vazamento de pinos, o que não é necessário para projetos de equipamentos. Testes de alta tensão também são limitados a equipamentos específicos.

Os projetistas devem considerar cuidadosamente a adição de pontos de teste quando necessário e que sejam menos intrusivos. Testar DACs, ADCs, sistemas de áudio e vídeo e RF sem fio pode exigir ferramentas especializadas. No entanto, os testadores de sinal misto agora oferecem soluções bem projetadas para muitas dessas necessidades, fornecendo relatórios precisos e confiáveis.

Artigo escrito por Jon Gabay e publicado no blog da Mouser Electronics: Simplify Mixed Signal Design Testing

Traduzido pela Equipe Embarcados. Visite a página da Mouser Electronics no Embarcados

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